×
19.06.2019
219.017.8c40

МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЙ ДАТЧИК

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
02185691
Дата охранного документа
20.07.2002
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области автоматики и магнитометрии и может быть использовано для регистрации механических перемещений, измерения постоянных и переменных магнитных полей. Техническим результатом изобретения является получение датчика повышенной чувствительности с нечетной вольт-эрстедной характеристикой. Сущность: ось легкого намагничивания во всех тонкопленочных магниторезистивных полосках ориентирована поперек полосок в одном направлении. Управляющий проводник проложен через изолирующий слой поверх полосок, в поперечном по отношению к ним направлении, вдоль направления ориентации их осей легкого намагничивания. 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к области автоматики и магнитометрии, может быть использовано для регистрации механических перемещений, постоянных и переменных магнитных полей.

Известен магниторезистивный датчик, чувствительный элемент которого состоит из четырех тонкопленочных магниторезистивных полосок (магниторезисторов), объединенных в мостовую схему. При этом две полоски имеют продольную ориентацию оси легкого намагничивания (ОЛН), а две другие - поперечную (патент РФ 2066504, МКИ H 01 L 43/08).

Основным недостатком такого датчика является четная вольт-эрстедная характеристика, требующая для нормальной работы дополнительного магнитного смещения и относительно высокого гистерезиса.

Эти недостатки устранены в магниторезистивном датчике (патент РФ 2139602 С1, МКИ H 01 L 43/08), имеющем четыре тонкопленочных магниторезистора с продольной ориентацией осей легкого намагничивания, объединенных в мостовую схему. Магниторезисторы в виде полосок ориентированы в одном направлении. Поверх магниторезисторов через изолирующий слой проложен управляющий проводник.

К недостаткам данного устройства можно отнести относительно невысокую чувствительность к магнитному полю.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является исправление указанного недостатка.

Сущность заключается в следующем. Магниторезистивный датчик, выполненный по мостовой схеме, содержит четыре тонкопленочных двухслойных магниторезистора, обладающих анизотропным эффектом и выполненных в виде полосок из ферромагнитного материала, геометрически ориентированных в одном направлении. При этом ось легкого намагничивания во всех полосках ориентирована поперек полосок в одном направлении. Управляющий проводник проложен через изолирующий слой поверх полосок, в поперечном по отношению к ним направлении, вдоль направления ориентации их ОЛH.

На фиг.1 представлена электрическая схема предлагаемого МРД.

Тонкопленочные двухслойные магниторезистивные полоски 1, 2, 3, 4 ориентированы своей длиной в одном направлении, каждая от начала к концу, причем ОЛН ориентированы в них в поперечном направлении. Полоски соединены в мостовую схему. Проводником 5 соединены с контактной площадкой 9 начало полоски 1 и конец полоски 4; проводником 6 - с контактной площадкой 10 - начало полоски 2 и конец полоски 3; проводником 7 - с контактной площадкой 11 - конец полоски 1 и начало полоски 3; проводником 8 - с контактной площадкой 12 - конец полоски 2 и начало полоски 4.

Управляющий проводник 13 с контактными площадками 14, 15 проложен через изолирующий слой (например, SiO2) толщиной до 2 мкм последовательно над полосками, причем управляющий проводник 13 вначале идет от контактной площадки 14 поперек полосок 1 и 2 параллельно их ОЛН, а затем проходит к контактной площадке 15 последовательно над полосками 3 и 4 антипараллельно их ОЛН.

Магниторезистивные полоски 1, 2, 3, 4 имеют два слоя из ферромагнитного сплава 16 и 17, разделенные высокорезистивной немагнитной прослойкой 18, например, из Ti или TiN (фиг.2). Полоски 1, 2, 3, 4 напылены на изолирующей подложке 19. Через изолирующий слой 20 проложен управляющий проводник 21, покрытый сверху изоляцией 22. Длина полосок относится к их ширине от 5:1 до 20:1. Суммарная толщина трех слоев 16, 17, 18 полосок не превышает 1 мкм.

Из работы (Васильева и др./ Разработка тонкопленочных двухслойных магниторезистивных датчиков // Приб. и сист. упр. - 1995. - 2. - 24-26) известно, что двухслойные магниторезисторы с поперечной ориентацией ОЛН имеют более высокую чувствительность к магнитному полю (в 2÷4 раза).

В предлагаемом магниторезистивном датчике, в отличие от прототипа, все четыре магниторезистора имеют поперечно, а не продольно, ориентированные ОЛН.

МРД (фиг.1) работает следующим образом. К контактным площадкам МРД, например, 10 и 12 подводится напряжение питания. В результате через плечи моста - полоски 1; 3 и 2; 4 течет ток питания Iп. Поскольку сопротивления полосок 1÷4 равны, напряжение между контактными площадками 9 и 11 равно нулю.

Электрический ток смещения Iп, подведенный через контактные площадки 14 и 15 к управляющему проводнику 13, создает магнитное поле смещения. Под действием этого поля вектора намагниченности в полосках 1 и 2 отклоняются на угол +ϕ от ОЛН, а в полосках 3 и 4 - на -ϕ. При этом разность потенциалов на контактах 9 и 11 останется равной нулю, так как сопротивление всех полосок 1÷4 остались равными, ввиду четности статических вольт-эрстедных характеристик каждой из полосок 1÷4. Регистрируемое магнитное поле (фиг.1) приводит к уменьшению величины угла отклонения +ϕ в полосках 1 и 2 и увеличению абсолютного значения угла отклонения -ϕ в полосках 3 и 4. При этом значения сопротивлений полосок 3 и 4 - вырастут. В результате: электрический потенциал на контактной площадке 9 увеличится, а на контактной площадке 11 - уменьшится, что приведет к появлению напряжения, пропорционального регистрируемому магнитному полю Н. Изменение направления вектора напряженности Н на 180o приведет к падению электрического потенциала на контактной площадке 9 и росту - на площадке 11, т. е. к изменению знака величины напряжения между контактными площадками 9 и 11. Таким образом можно говорить о наличии нечетной статической вольт-эрстедной характеристики у предлагаемого МРД, которая представлена на фиг.3. Для увеличения абсолютного значения полезного сигнала на выходе МРД, реально, было увеличено электрическое сопротивление плечей моста посредством включения в каждое плечо цепочки последовательно соединенных полосок с поперечной ориентацией ОЛН (фиг.4). Сравнение чувствительностей к магнитному полю данного МРД и прототипа, имеющего аналогичное сопротивление плечей моста и выполненного одновременно, по той же технологии, показало увеличение значения чувствительности заявляемого МРД в 2,5 раза.

Следует отметить, что величина гистерезиса в предлагаемом датчике не увеличилась по сравнению с прототипом. Это вызвано тем, что вектора намагниченности в полосках предлагаемого изобретения и прототипа, под действием магнитного поля от тока в управляющем проводнике, находятся в смещенном положении, под углом к ОЛН, от которого, в свою очередь, зависит эффективное поле размагничивания, ответственное за проявления гистерезиса. При угле между вектором намагниченности и направлением ОЛН, равном 45o, значения полей размагничивания в обоих датчиках совпадают (Суху Р. Магнитные тонкие пленки. - М. : Мир, 1967 г. - с. 394) и, следовательно, совпадают значения их гистерезиса.

Магниторезистивныйдатчикснечетнойстатическойвольт-эрстеднойхарактеристикой,содержащийчетыретонкопленочныемагниторезистивныеполоскиизферромагнитныхсплавов,объединенныевмостовуюсхему,ипроложенныйнаднимичерезизолирующийслойуправляющийпроводник,отличающийсятем,чтомагниторезистивныеполоскиимеютпоперечноориентированныеосилегкогонамагничивания,сориентированыводномнаправлениисвоейдлинойотначалакконцу,электрическимипроводникамисоединеныначалопервойполоскииконецчетвертой,началовторойиконецтретьей,началотретьейиконецпервой,началочетвертойиконецвторой,ауправляющийпроводникпроложенпоперекполосок:понаправлениюориентацииосейлегкогонамагничиваниявпервойивторойполосках,ипротивоположно-втретьейичетвертойполосках.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-9 из 9.
10.04.2019
№219.017.01e5

Магниторезистивный датчик

Изобретение относится к технике магнитометрии и может быть использовано для выделения низкочастотной составляющей амплитудно-модулированного магнитного поля. Технический результат: расширение преобразовательных возможностей датчика с V-образной статической вольт-эрстедной характеристикой за...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02211506
Дата охранного документа: 27.08.2003
18.05.2019
№219.017.55d2

Устройство для обнаружения сигналов обмена средств документальной связи

Изобретение относится к области электросвязи и, в частности, к средствам автоматического контроля за техническим состоянием проводных каналов связи. Данное изобретение может использоваться, например, в телекоммуникационных системах для сбора статистики по видам загрузки абонентских участков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02210188
Дата охранного документа: 10.08.2003
29.05.2019
№219.017.6454

Устройство фазового пуска

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат заключается в введении адресации при осуществлении фазового пуска. Сущность изобретения заключается в том, что сигнал фазового пуска на приемной стороне появляется при условии совпадения моментов фиксации приема дополнительной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02240655
Дата охранного документа: 20.11.2004
29.05.2019
№219.017.653b

Устройство для выделения тональных сигналов в каналах связи

Изобретение относится к области электросвязи, в частности к автоматическим средствам приема сигналов канальной сигнализации в системах многоканальной связи, и может использоваться для обнаружения акустических сигналов в телефонных каналах. Достигаемый технический результат - повышение точности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02214051
Дата охранного документа: 10.10.2003
29.05.2019
№219.017.6a4f

Устройство для декодирования двухчастотных сигналов

Изобретение относится к радиотехнике и связи и может быть использовано в системах передачи дискретной информации, в частности в телефонии для приема сигналов многочастотного кода "2 из 6". Достигаемый технический результат - повышение достоверности приема двухчастотных сигналов. Устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02174739
Дата охранного документа: 10.10.2001
29.05.2019
№219.017.6a57

Устройство для выделения акустических сигналов в каналах связи

Изобретение относится к электросвязи, в частности к автоматическим средствам приема сигналов тональной сигнализации в системах многоканальной связи, и может использоваться, например, для обнаружения акустических сигналов (АС) в телефонных каналах. Устройство для обнаружения АС в каналах связи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02171549
Дата охранного документа: 27.07.2001
29.05.2019
№219.017.6a71

Устройство для приема многочастотных сигналов

Изобретение относится к электросвязи, в частности к автоматическим средствам приема сигналов телефонной сигнализации, и может быть использовано в системах передачи дискретной информации. Предложено устройство, содержащее блок согласования с каналом связи (1), фильтр низких частот (2),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02169436
Дата охранного документа: 20.06.2001
19.06.2019
№219.017.8c48

Магниторезистивный датчик

Изобретение относится к области автоматики и магнитометрии и может быть использовано в датчиках перемещений, устройствах измерения постоянного и переменного магнитных полей. Техническим результатом изобретения является получение датчика, имеющего возможность компенсации технологического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02186440
Дата охранного документа: 27.07.2002
29.06.2019
№219.017.999c

Инструмент для механической обработки строительных материалов

Изобретение относится к области строительства гражданских сооружений, машиностроения, судостроения, авиастроения, автотракторной промышленности, геологии и к другим областям народного хозяйства, может быть использовано для обработки бетонов, железобетонов, кирпичей, композиционных полимерных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002270093
Дата охранного документа: 20.02.2006
Показаны записи 1-2 из 2.
10.04.2019
№219.017.01e5

Магниторезистивный датчик

Изобретение относится к технике магнитометрии и может быть использовано для выделения низкочастотной составляющей амплитудно-модулированного магнитного поля. Технический результат: расширение преобразовательных возможностей датчика с V-образной статической вольт-эрстедной характеристикой за...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02211506
Дата охранного документа: 27.08.2003
19.06.2019
№219.017.8c48

Магниторезистивный датчик

Изобретение относится к области автоматики и магнитометрии и может быть использовано в датчиках перемещений, устройствах измерения постоянного и переменного магнитных полей. Техническим результатом изобретения является получение датчика, имеющего возможность компенсации технологического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02186440
Дата охранного документа: 27.07.2002
+ добавить свой РИД